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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Entfernung von Unkraut
bzw. Pflanzen inklusive ihrer Wurzel. Alle Ausführungen beruhen auf einer korkenzieherartigen
Spirale, die sich nach unten hin verjüngt (deren Windungsdurchmesser
sich also dem Ende zu verkleinern).
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Stand der
Technik
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Werkzeuge
zur Entfernung von Unkraut in üblicher
Ausführung
bestehen aus einer leicht gebogenen Klinge, die neben der zu entfernenden
Wurzel in das Erdreich eingestochen wird. Danach wird der Boden
in Richtung der Wurzel aufgehebelt, um die Wurzel zu lockern und
schließlich
herauszuziehen. Dieser Vorgang ist illustriert in 1f.
Der Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass – wie in 1f dargestellt – die Wurzel
oftmals durchtrennt wird, so dass regenerationsfähige Teile der Wurzel im Boden zurückbleiben.
Ein weiterer Nachteil ist der, dass das Erdreich meist von mehreren
Seiten bearbeitet werden muss, so dass die angrenzende Bodenfläche stark
in Mitleidenschaft gezogen wird, die Tiefenwirkung allerdings gering
ist. Vor allem bei der Unkrautentfernung in Rasenflächen ist
dies selbstverständlich
unerwünscht.
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Der „Corkscrew
Weeder" beruht ebenfalls auf
einem korkenzieherartigen System, allerdings ohne die hier maßgebliche
Verjüngung
der Spirale nach unten hin, wodurch kein Formschlußeffekt
erzielt wird. Dieses bekannte „Corkscrew
Weeder" Konzept
basiert also auf einer federförmigen
Spirale, deren Windungen gleiche Durchmesser und Ganghöhen aufweisen.
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Technisches
Problem
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Die
Entfernung von Unkraut bringt i. a. folgende Probleme mit sich:
- – Unvollständige Entfernung
der Wurzel: Meist wird die Wurzel durchtrennt, noch bevor sie herausgezogen
werden kann. Dann bleiben u. U. regenerationsfähige Wurzelteile im Boden zurück
- – Beschädigung bzw.
Aufgraben eines ungewollt großen
Teils der angrenzenden Erdbodenfläche. Dies ist vor allem auf
Zierrasenflächen
unerwünscht;
man versucht hier besser, die angrenzende Rasenfläche so gut
wie möglich
zu erhalten.
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Beschreibung
und Ausführungsbeispiele
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Die
Erfindung beschreibt einen Unkrautentferner auf Basis eines spiralförmigen Teiles
(z. B. Metalldraht – s.
(1) in 1 – ähnlich einem Korkenzieher,
aber in der Hauptausführung
mit sich nach unten verjüngenden
Radien (3D-Spirale). Diese Spirale wird in den Boden in oder dicht
neben die zu entfernende Wurzel hineingedreht. Danach kann die Wurzel
herausgezogen werden. Besonders – aber nicht ausschließlich – geeignet
ist die Erfindung zur Entfernung von Pfahlwurzeln, z. B. Löwenzahn,
Wegerich, etc. Auch dann, wenn die Wurzel nicht genau „getroffen", also von der Spirale
umschlossen wird, ist die Wirkung noch effektiv. Der wesentliche
Vorteil im Vergleich zu gängigen
Verfahren ist die Möglichkeit,
mit einer solchen Spirale flächig
sehr lokal, gleichzeitig aber tief in den Boden einzudringen. Selbst
wenn die Extraktion der Wurzel misslingt, ist der Boden tief aber
sehr lokal um die zu entfernende Pflanzenwurzel gelockert, so dass
die Pflanze i. a. leicht händisch entfernt
werden kann. Die Schädigung
des umgebenden Bodens ist im Vergleich zu üblichen „Unkrautstechern" also sehr gering,
was vor allem beim Entfernen von Unkraut aus Rasenflächen oder
anderen Zierflächen
vorteilhaft ist.
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Wichtig
ist, dass die Wurzel nicht zerstört wird,
wie es bei klassischen Unkrautstechern oftmals der Fall ist, die
die Wurzel versehentlich durchtrennen. Beim Eindrehen der Spirale
in den Boden kann die Wurzel zwar durchstochen werden, aber nicht
eigentlich durchtrennt.
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Die 1c, 1d und 1e veranschaulichen
die Basismechanismen der hier beschriebenen Erfindung im Vergleich
zur konventionellen Vorgehensweise (1f).
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1c:
Die
Spirale (1) wird mit dem Griff (2) in das Erdreich (Oberfläche (4))
eingedreht. Hierbei wird die Wurzel (5) umschlossen (dies
kann auch nur durch eine begrenzte Anzahl von Windungen geschehen),
u. U. auch durchstochen. Beim Herausziehen der Spirale wird die
Wurzel mit entfernt; die ursprüngliche
Position der Wurzel ist durch (6) gekennzeichnet.
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1d:
Wie
in 1c, jedoch reicht die Verbindung der Spirale zur
Wurzel nicht aus, um die Wurzel zu entfernen. Jedoch wird das Erdreich
(7) in der Umgebung der Wurzel mit starker Tiefenwirkung
so stark gelockert, dass im folgenden die Wurzel leicht händisch entfernt
werden kann.
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1e:
Die
Wurzel wird nicht voll getroffen, aber durch die Spirale teilweise
durchstochen. U. U. kann die Wurzel so immer noch komplett, also
ohne Rückstände, entfernt
werden. Eine ähnliche
Situation entsteht, wenn die Wurzel nicht von allen Spiralwindungen, sondern
nur von einem Teil der Windungen erfasst (umschlossen oder durchstochen)
wird.
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Beschrieben
werden verschiedene Ausführungsvarianten
mit unterschiedlicher Komplexität:
In
der einfachsten Ausführung
(s. 1) ist eine Drahtspirale (1) an einen
einfachen Griff (2) montiert (Seitenansicht). Die Spule
ist von der Art, wie sie z. B. entsteht, wenn ein Draht um einen
Kegel (3) bzw. einen Kegelausschnitt (s. 1b)
gewickelt wird. Die Geometrie kann aber nach Bedarf gewählt werden;
d. h. benachbarte Ganghöhen,
etc. können
gleich oder unterschiedlich sein; ebenso können aufeinanderfolgende Durchmesser
in einem bestimmten Verhältnis zueinander
stehen oder einfach nach Bedarf angepasst werden.
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Das
untere Ende der Spirale kann so ausgeformt werden, dass seine Spitze
senkrecht oder ungefähr
senkrecht nach unten zeigt (vgl. Spitze (14) in 5).
Dies unterstützt
den Eindrehvorgang der Spirale in den Erdboden. bzw. die Richtungsgebung beim
Einstechen. Eine extreme Ausführung
dieser Variante zeigt die Spitzenform (15) in 5a.
Diese hat sich in den Prototypen als sehr effektiv erwiesen, weil
damit vor dem Eindrehen der Spirale in eine Pfahlwurzel eingestochen
werden kann.
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Durch
Verringerung der Spiraldurchmesser nach dem Eindrehen des Werkzeugs
in den Boden bzw. durch Verlängerung
der Spirale kann ein Formschluß,
also ein „Zupackeffekt" um eine Wurzel erzielt
werden. 9 beschreibt eine mechanische Vorrichtung,
durch welche dieser Effekt erzwungen wird. Dieser wird veranschaulicht
in 9a–d:
- a)
Die Spirale (1) ist fest am Teil (19) befestigt. Eindrehen
ins Erdreich (Spirale ist über
die Verbindungsstücke
(20) mit Griff (18) verbunden und dreht sich also
mit).
- b) Griff (18) wird von (19) entkoppelt – z. B. über Gelenke
(23).
- c) Griff (18) wird weiter gedreht. Hierdurch drückt eine
Schraube (21) (fest verbunden mit (18), aber nicht
mit (19)) den Stift (22) (u. U. über ein
weiteres Teil (21a), das den Druck besser aufnehmen kann)
weiter in den Boden hinein. Durch die so erzwungene Verlängerung
der Spirale verkleinern sich die Spiralendurchmesser; die Spirale
schließt sich
um die Wurzel und hält
diese fest.
- d) Die Anordnung wird mit samt der Wurzel herausgezogen.
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Bei
Verwendung von Spiralenmaterialien mit entsprechenden Federeigenschaften
wird dieser „Zupackeffekt" bereits beim Herausziehen
aus dem Boden erzielt (s. 10a–c): Eine
weiche Spule dehnt sich beim Herausziehen, was zu einer Verkleinerung der
Spiralendurchmesser führt.
Hierdurch entsteht ein Formschluß mit einer Wurzel, wodurch
diese herausgezogen werden kann.
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Das
Spiralenmaterial muss hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften
(Federeigenschaften, Härte,
Stärke)
so gewählt
werden, dass das Eindrehen in den Erdboden möglich ist. Natürlich müssen hierbei
die Standardanforderungen für
Gartengeräte,
z. B. Rostfreiheit berücksichtigt
werden. In Frage kommen übliche
Stähle,
aber auch Kunststoffe. Im einfachsten Fall wird das Spiralenmaterial
im Querschnitt rund sein. Andererseits ermöglichen bestimmte Formgebungen
(Beispiele in 6) einen verbesserten Formschluß („Zupacken") auf eine Pfahlwurzel
oder auch ein besseres „Eingrabverhalten" der Spirale.
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Varianten
mit mehr als einer Spiralanordnung werden in 7 und 8 beschrieben.
Solche Anordnungen sind bei größeren Pfahlwurzel
von Vorteil bzw. wenn mit einem Werkzeug eine größere Bandbreite von Anwendungen
(Wurzelgrößen) abgedeckt
werden sollen. Die zusätzliche
Spule kann, aber muss sich nicht nach innen verjüngen (s. 8).
Sie kann z. B. lediglich zum Festhalten einer Pfahlwurzel dienen,
den Extraktionsvorgang also durch einen zusätzlichen Korkenziehereffekt
unterstützen.
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Die
bisher beschriebenen Ausführungen können nun
in der Anwendung unterschiedlich betrieben werden:
- – Eindrehen
in den Boden durch den Anwender (z. B. mit einfachem Handgriff vergleichbar
einem einfachen Korkenzieher).
- – Mit
elektrischem Antrieb (Bsp. s. 3: Der Haltegriff
(13) enthält
einen Ein/Ausschaltknopf (11) für den Elektromotor (12),
der die Rotation der Spirale (1) über eine Welle (8)
bewirkt. Die Welle (8) dreht die Spirale, die z. B. wieder
an einem Zwischenstück
(9) befestigt sein kann.
- – Erzeugung
der Drehbewegung durch Druck mit der Hand. Der Druck (schematisch
durch (10) dargestellt) wird durch eine mechanische Vorrichtung (z.
B. ein Getriebe) in eine Drehbewegung der Spirale umgesetzt (s. 2):
Druck auf den „Griff" (2) bewirkt über die
Welle (8) eine Rotation der Spirale (1) (optional über ein
Zwischenstück
(9)). Solche Mechanismen sind bekannt – z. B. von Haushaltsgeräten (Bsp.
Gemüsezerkleinerer) – und deshalb
hier nicht näher
beschrieben. Sie können über entsprechende
Anordnungen (Bsp. Gewinde, Zahnräder,
Wellen, Übersetzungen,
...) realisiert werden und sind in 2 in die
Teile (2) und/oder (9) integriert.
- – Erzeugung
der Drehbewegung durch Druck mit der Hand (s. 4):
Die Spirale ist wieder mit (8) und (9) fest verbunden,
kann aber rotieren in (2). Die Drehbewegung wird also allein
durch die Spiralenform beim Eindrücken in den Boden erzeugt – Effektiv
insbesondere bei großen
Ganghöhen.
- – Alle
beschriebenen Varianten können
als „kurze" Handgeräte ausgeführt werden
oder alternativ mit einem längeren
Griff versehen werden, so dass der Anwender die Unkrautbeseitigung
bequem im Stehen vornehmen kann (analog marktüblichen Gartengeräten, wie
z. B. Rasentrimmern)
- – Falls
erwünscht,
kann das maximale Drehmoment beim Eindrehen begrenzt werden (z.
B. durch eine Rutschkupplung). Um ein unerwünschtes Zurückdrehen der Spirale zu verhindern,
kann ein Einrastmechanismus vorgesehen werden bzw. ein Mechanismus,
der die Drehrichtung der Spirale auf eine Richtung begrenzt.
- – Alle
Ausführungen
können
auch in erheblich höherer
Stärke
und Größe ausgeführt werden,
so dass nicht nur Unkraut, sondern auch größere Pflanzen inklusive Wurzel
entfernt werden können (z.
B. kleine Sträucher
oder Rosenstöcke)
- – Eine
weitere Anordnung ähnelt
der bekannten Gartenkralle, wie sie üblicherweise zum Auflockern
des Erdreiches verwendet wird: Hier sind mehrere „Krallen" so geformt und angeordnet, dass
sie beim Eindrehen ins Erdreich aufgrund ihrer Form eine Kraft nach
innen erfahren (Pfeil (28) in 11 veranschaulicht
die Drehrichtung). Erlaubt man diese Bewegung durch entsprechende Befestigung
der Krallen an einem Griff oder durch eine angepasste Flexibilität des Krallenmaterials, dann
können
sich diese Krallen z. B. an eine Pfahlwurzel „anschmiegen", so dass ein Formschlusseffekt
entsteht und die Wurzel herausgezogen werden kann (s. z. B. 11/12).
Den Mechanismus veranschaulicht schematisch 11: Gezeichnet
sind beispielhaft 4 Krallen, bestehend aus Spitzen (25),
Seitenteilen (24) und konzentrisch aufeinander zulaufenden
Teilen (26). Die Krallen sind so geformt, dass sie beim Eindrehen
in den Boden aufgrund ihrer Form eine Kraft nach innen erfahren.
Eine bewegliche Lagerung der Krallenteile (26) z. B. auf
Schienen (27) ermöglicht
das Wandern der Krallen nach innen, wodurch ein Umschließeffekt
erzielt wird und z. B. eine Wurzel gepackt und herausgezogen werden kann. 11a zeigt die Verhältnisse vor, 11b nach dem Eindrehen der Kralle in den Boden
mit Drehrichtung (28).
Gestrichelte Linien repräsentieren
gedachte Hilfslinien zur Verdeutlichung des Effektes bzw. der Geometrie
Aus
dieser schematischen Mechanismusdarstellung wird ein Werkzeug, wenn
die beweglichen Krallen mit einem entsprechenden Griff (30)
bzw. einer handhabbaren Vorrichtung verbunden werden (s. 12);
Teil (31) enthält
die oben beschriebene Verankerung der Krallen.
-
Vorteile
gegenüber
dem Stand der Technik
- – Leichtere vollständige Entfernung
von Wurzeln möglich
- – Geringe
Gefahr des Abbrechens bzw. unbeabsichtigten Durchtrennens der Wurzeln
- – Geringfügiges Aufgraben
bzw. Schädigung
des angrenzenden Erdreichs
- – Sehr
tiefes Auflockern des Bodens möglich
bei gleichzeitiger Schonung der angrenzenden Flächen
- – Im
Vergleich zum „Corkscrew
Weeder": Die hier beschriebene,
sich verjüngende,
Spirale führt
zu einem wesentlich stärkeren
Auflockern des Bodens auch im Innenbereich, den die Spirale des „Corkscrew
Weeder" überhaupt
nicht oder nur kaum beeinflusst (auflockert)
- – Im
Vergleich zum „Corkscrew
Weeder": Die verjüngende Spirale
ermöglicht
die Nutzung der beschriebenen Formschlusseffekte, welche beim „Corkscrew
Weeder" nicht möglich sind.
-
- 1
- Spirale
- 2
- Handgriff
- 3
- Rotationskörper – sich nach
unten verjüngend
- 4
- Erdboden–Oberfläche
- 5
- Wurzel
- 6
- Schematisch:
Ursprüngliche
Wurzelposition nach dem Herausziehen der Wurzel
- 7
- Schematisch:
Volumenbereich um die Wurzel, welcher beim Eindrehen und
-
- Herausziehen
der Spirale aufgelockert wird
- 8
- Welle,
fest verbunden mit Zwischenstück
(9) und Spirale (1), aber beweglich gelagert in
-
- (2),
so dass Rotation von (8) in (2) möglich ist
- 9
- Verbindungsstück zwischen
Welle (8) und Spirale (1) – fest verbunden mit (8)
und (1)
- 10
- Schematisch:
Druck von oben
- 11
- Einschaltknopf
für den
Elektromotor (12)
- 12
- Elektromotor
mit Leistungsversorgung (z. B. Akku, Batterie)
- 13
- Handgriff
- 14
- Variante
für die
Ausformung der Spiralenspitze
- 15
- Variante
für die
Ausformung der Spiralenspitze
- 16
- Variante
für die
Ausführung
einer zweiten Spirale mit einer größeren Ganghöhe als die
-
- erste
Spirale (1)
- 17
- Variante
für die
Ausführung
einer zweiten Spirale in einer sich nicht verjüngenden
-
- Ausformung
- 18
- Handgriff
- 19
- Verbindungsteil,
fest mit der Spirale (1) verbunden. Ferner kann (19) über die
-
- Verbindungsstücke (20)
fest mit dem Griff (18) verbunden werden.
- 20
- Verbindungsstücke, die über die
Gelenke (23) herausgeklappt werden können, wodurch
-
- der
Griff (18) von (19) entkoppelt wird (d. h. bei
Rotation von (18) dreht sich (19) nicht
-
- mehr
mit.
- 21
- Schraube,
fest mit (18) verbunden, nicht aber mit (19)
- 21a
- Aufnehmer:
Gegenstück
zur Schraube (21) – Fest
verbunden mit dem Stift (22), aber
-
- nicht
mit Teil (19)
- 22
- Stift,
fest verbunden mit der Spiralenspitze und Teil (21a)
- 23
- Gelenke,
die das Aufklappen von (20) ermöglichen
- 24
- Seitenteil
gebogener Metallteile (Krallen)
- 25
- Spitzen
der gebogenen Metallteile (24)
- 26
- Konzentrisch
aufeinander zulaufende Teile–Optional
als Rohre ausgeführt,
um auf den
-
- Schienen
(27) laufen zu können
- 27
- Schienen
- 28
- Drehrichtung,
die eine Kraftwirkung der Krallen (bestehend aus (24, (25),
(26)) nach
-
- innen
(Richtung Punkt (29)) bewirkt
- 29
- Hilfspunkt
zur Erläuterung
der Kraftwirkung auf die Krallen
- 30
- Griff
- 31
- Gehäuse, welches
den in 11 schematisierten Mechanismus
enthält